ArticlePDF Available

Ribavirin and its analogs: Сan you teach an old dog new tricks?

September 2019
Fine Chemical Technologies 14(4):7-23

September 2019
14(4):7-23

DOI:10.32362/2410-6593-2019-14-4-7-23

License
CC BY

Authors:

Mikhail Chudinov

Moscow State University of Fine Chemical Technology

The review article focuses on the current state of synthetic and biological studies of ribavirin analogs. Ribavirin is a broad-spectrum nucleoside antiviral drug with a 50-year long history of research and application, but its mechanism of action still remains unclear. This article examines contemporary views on the antiviral and antitumor effects of ribavirin and its analogs and describes the contradictions and gaps that exist in our knowledge. In recent years, new nucleoside analogs of ribavirin have been synthesized. These ribavirin derivatives modified at the heterocyclic base, have the potential to become the antiviral and antitumor agents of the new generation. Thus, this paper presents a systematic review of antiviral activities, antitumor activities and structure–activity relationship (SAR) correlations of 39 ribavirin analogs created in the past 15 years. Biological targets and possible mechanisms of action of these new compounds are also discussed, as well as the prospects and possible directions for further research.

Content uploaded by Mikhail Chudinov

Content may be subject to copyright.

Available via license: CC BY

Content may be subject to copyright.

Рибавирин и его аналоги: можно ли старую собаку научить новым фокусам?

М.В. Чудинов

МИРЭА – Российский технологический университет (Институт тонких химических технологий

имени М.В. Ломоносова), Москва 119571, Россия

@Автор для переписки, e-mail: chudinov@mirea.ru

Обзор посвящен современному состоянию синтетических и биологических исследований ана-

логов рибавирина. Рибавирин – нуклеозидный противовирусный препарат широкого спектра

действия с 50-ти-летней историей исследований и применения, но механизмы его действия

до сих пор остаются неясными. В обзоре кратко изложены современные взгляды на биологиче-

ские механизмы противовирусного и противоопухолевого действия рибавирина и его аналогов,

существующие в этих взглядах противоречия и пробелы. В течение последних лет получены

новые нуклеозидные аналоги – производные рибавирина по гетероциклическому основанию,

потенциально представляющие собой противовирусные и противоопухолевые средства ново-

го поколения. В статье дан систематический обзор исследований противовирусной и проти-

воопухолевой активности и корреляций «структура – активность», в общей сложности, для

39 аналогов рибавирина, представленных за последние 15 лет, обсуждаются биологические

мишени и возможные механизмы действия этих новых соединений, а также перспективы и

направление дальнейших исследований.

Ключевые слова: рибавирин, аналоги рибавирина, механизмы биологического действия,

биоизостеризм, противовирусные препараты, противоопухолевые препараты.

Ribavirin and its analogs: Сan you teach an old dog new tricks?

Mikhail V. Chudinov

MIREA – Russian Technological University (M.V. Lomonosov Institute of Fine Chemical Technologies),

Moscow 119571, Russia

@Corresponding author, e-mail: chudinov@mirea.ru

ОБЗОРНЫЕ СТАТЬИ

REVIEW ARTICLES

УДК 615.281.8, 615.277.3, 544.165

https://doi.org/10.32362/2410-6593-2019-14-4-7-23

Тонкие химические технологии = Fine Chemical Technologies. 2019;14(4):7-23

Tonkie Khimicheskie Tekhnologii = Fine Chemical Technologies. 2019;14(4):7-23

Рибавирин и его аналоги: можно ли старую собаку научить новым фокусам?

The review article focuses on the current state of synthetic and biological studies of ribavirin

analogs. Ribavirin is a broad-spectrum nucleoside antiviral drug with a 50-year long history

of research and application, but its mechanism of action still remains unclear. This article

examines contemporary views on the antiviral and antitumor effects of ribavirin and its analogs

and describes the contradictions and gaps that exist in our knowledge. In recent years, new

nucleoside analogs of ribavirin have been synthesized. These ribavirin derivatives modied at

the heterocyclic base, have the potential to become the antiviral and antitumor agents of the

new generation. Thus, this paper presents a systematic review of antiviral activities, antitumor

activities and structure–activity relationship (SAR) correlations of 39 ribavirin analogs created in

the past 15 years. Biological targets and possible mechanisms of action of these new compounds

are also discussed, as well as the prospects and possible directions for further research.

Кeywords: ribavirin, ribavirin analogs, biological mechanism, bioisosterism, antiviral drugs,

antitumor drugs.

Введение

Болезни, вызываемые различными вирусами, –

существенная часть нашей жизни. Ни для кого не

секрет, что большая часть представленных на рынке

«мощных препаратов против простуды и гриппа» –

всего лишь дорогостоящее плацебо, а действитель-

но серьезные, угрожающие жизни заболевания (тя-

желый грипп, вирусные гепатиты, геморрагические

лихорадки) лечат совсем иначе. Среди средств по-

следнего выбора, то есть тех, к которым прибегают,

когда терять уже нечего, рибавирин (1-(β-D-рибо-

фуранозил)-1,2,4-триазол-3-карбоксамид, виразол)

(1) (рис. 1) занимает поистине уникальное место.

Рис. 1. Рибавирин (1) и родственные соединения:

вирамидин (2) и гуанозин

(выделены изостерические фрагменты

в гетероциклическом основании).

Введенный в клиническую практику почти 50

лет назад, он до сих пор в строю, хотя сменилось

уже несколько поколений лекарственных препа-

ратов. Все его недостатки – немалая системная

токсичность, низкая эффективность монотера-

пии для многих инфекций, изрядная курсовая

стоимость – окупаются широчайшим профилем

противо вирусной активности. Рибавирин акти-

вен in vitro против очень многих РНК- и ДНК-со-

держащих вирусов [1–10] и имеет лишь немного

меньший спектр активности in vivo. До последне-

го времени препарат использовался (в комбина-

ции с пэгилированным интерфероном-α (INF-α))

как единственное эффективное средство против

гепатита С и для борьбы с тяжелыми вирусны-

ми инфекциями, например, Конго-Крымс кой ге-

моррагической лихорадкой, желтой лихорадкой,

особо опасными формами гриппа. Однако появ-

ление на рынке ингибиторов протеаз, таких, как

Софосбувир и Симепревир, кажется, существенно

снизило значение рибавирина в борьбе с гепати-

том С, а распространенность прочих инфекций,

к счастью, невелика. Значит ли это, что риба-

вирин, подобно другим старым препаратам,

сдает позиции?

Если судить по результатам анализа базы

данных Web of Science, с 1975 по 2019 гг. было

опубликовано 10014 работ, содержащих в назва-

нии слово «рибавирин», и 23480, где термин «ри-

бавирин» присутствовал среди ключевых слов.

Основное число исследований имело чисто меди-

цинскую тематику, только около 8500 работ имело

отношение к химии или молекулярной биологии

клетки. Количество таких публикаций возрастало

с каждым годом: с 45 в 1995 г. до 651 в 2015 г. По-

сле 2015 г. заметен значительный спад интереса,

связанный, очевидно, с введением в клиническую

практику лечения гепатита С ингибиторов протеаз,

тем не менее, количество публикаций в 2018 г. соста-

вило 451.

Тонкие химические технологии = Fine Chemical Technologies. 2019;14(4):7-23

М.В. Чудинов

Уникальность рибавирина определяется разно-

образием механизмов его действия, не вполне изу-

ченных до сих пор. Многочисленные попытки моди-

фицировать молекулу рибавирина и получить нечто

столь же эффективное, но не обладающее такими же

недостатками, дали пока только один относительно

удачный результат – вирамидин (2) (1-(β-D-рибо-

фуранозил)-1,2,4-триазол-3-карбоксамидин, тари-

бавирин). Этот препарат, имеющий значительно

меньшую токсичность, по сути, является пролекар-

ственной формой рибавирина и в настоящее время

находится на IV фазе клинических испытаний. Одна-

ко исследования последнего десятилетия открывают

новые перспективы в применении рибавирина и его

производных и аналогов.

1. Метаболизм и механизмы действия

рибавирина и его структурных аналогов:

современные представления

Метаболизму и механизмам противовирусного

действия рибавирина посвящено значительное ко-

личество обзорных работ [11–21], поэтому подробно

рассматривать их здесь не имеет смысла. Вкратце,

рибавирин попадает в клетку через цитоплазматиче-

скую мембрану при помощи ферментов-переносчи-

ков нуклеозидов CNT3 и ENT1 и фосфорилируется

в цитозоле аденозинкиназой (hADK) (EC:2.7.1.20)

(рис. 2). Фосфорилирование может осуществляться

и при посредстве другого фермента – цитозольной

пурин-5’-нуклеотидазы (EC:3.1.3.5) [22]. 5’-О-Моно-

фосфат рибавирина (RMP) (3) превращается далее

клеточными киназами [23] в 5’-ди- и трифосфат (4

и 5, соответственно), которые являются субстратами

многих ферментов клетки-хозяина и вирусов.

Вирамидин 2 тоже является субстратом hADK,

но фосфорилируется в 10–300 раз медленнее риба-

вирина и в 104–105 раз медленнее аденозина [22].

Системная токсичность рибавирина определяется

накоплением его фосфатов в эритроцитах, приво-

дящим к гемолитической анемии у 10% пациентов

при длительных курсах терапии [24]. Из других

типов клеток (например, гепатоцитов) метаболи-

ты рибавирина при снижении экстрацеллюларной

концентрации препарата выводятся весьма быстро

(Т1/2 < 2 ч), дефосфорилируясь обратно при учас-

тии инозинтрифосфатпирофосфатазы (EC:3.6.1.9)

[25, 26], затем молекула рибавирина подвергается

обратимому фосфоролизу пуриннуклеозидфосфо-

рилазой (PNP) (EC:3.6.1.9) [27] и/или гидролизует-

ся по карбоксамидной группе аденозиндеаминазой

(ADA) (EC:3.5.4.4) [28, 29]. Таким образом, главны-

ми продуктами катаболизма рибавирина являются

1,2,4-триазол-3-карбоксамид (7) и 1,2,4-три азол-

3-карбоновая кислота (8), которые и выводятся из

организма.

Рис. 2. Метаболизм рибавирина: А – hADK; B – различные киназы; С – ADA; D – PNP;

E – инозинтрифосфатпирофосфатаза; F – различные нуклеозидазы.

Рибавирин не является субстратом или ин-

гибитором цитохрома Р450 (CYP450) и, соответ-

ственно, не участвует в процессах окислительно-

го катаболизма. Таким образом, в метаболическом

каскаде рибавирина задействованы те же фер-

ментные системы, что и в каскаде пуриновых

нуклеозидов. Неактивность большинства син-

тезированных ранее аналогов рибавирина часто

Tonkie Khimicheskie Tekhnologii = Fine Chemical Technologies. 2019;14(4):7-23

Рибавирин и его аналоги: можно ли старую собаку научить новым фокусам?

пытаются объяснить высокой субстратной спец-

ифичностью этих систем. Обычно считается, что

рибавирин активен против вирусных инфекций

только в форме 5’-фосфатов [15, 30]. Если моле-

кула рибавирина, изостеричная гуанину и адено-

зину, относительно хорошо распознается hADK

(скорость фосфорилирования всего в 1200 раз

меньше, чем у аденозина), то, скажем, 1-β-D-ри-

бофуранозил-1,2,4-триазол-3-карбоновая кислота

(6) и 1-β-D-рибофуранозил-1,2,4-триазол вообще

не фосфорилируются киназой [31] и, вероятно,

поэтому не обладают противовирусной активно-

стью. Что касается механизмов действия рибави-

рина, то согласно существующим на настоящее

время теориям, их 6. На рис. 3 из обзора [21] эти

механизмы представлены схематически.

Рис. 3. Механизмы действия рибавирина против HCV [21]:

1) модуляция клеточного иммунного ответа лимфоцитами Th1 и Th2;

2) модуляция экспрессии ISG; 3) ингибирование инозинмонофосфатдегидрогеназы (IMPDH);

4) ингибирование эукариотического фактора инициации трансляции eIF4E;

5) прямое ингибирование вирусных РНК-зависимых РНК-полимераз (RdRр);

6) вирусный мутагенез.

Механизмы 3–6 непосредственно связаны с

фосфорилированными метаболитами рибавирина, а

структурные основы иммуномодулирующей актив-

ности по механизмам 1, 2 до сих пор неизвестны,

причем механизм 1, связанный с Т-лимфоцитами, –

системный, то есть активность этого рода не может

быть обнаружена на клеточных моделях.

Наиболее изученный (и доказанный) меха-

низм действия рибавирина – ингибирование RMP

(3) инозинмонофосфатдегидрогеназы (IMPDH) (EC

1.1.1.205). IMPDH – один из ключевых ферментов в

синтезе de novo пуриновых нуклеотидов. Обратимо

связываясь с активным центром фермента, RMP бло-

кирует синтез гуанозинтрифосфата (GTP). В резуль-

тате замедляются процессы синтеза нуклеиновых

кислот и вообще все клеточные процессы, нуждаю-

щиеся в GTP как в субстрате, в том числе и реплика-

ция вирусного генома [32]. Изменение нормального

уровня концентрации GTP нарушает функциониро-

вание клетки хозяина, обусловливая токсический эф-

фект рибавирина. Ингибирование IMPDH приводит

к снижению пула GTP в клетке до ~60% от нормы,

однако после этого концентрация GTP стабилизиру-

ется и не снижается далее при повышении концен-

трации рибавирина. В то же время дозозависимая

противовирусная активность рибавирина сохраня-

ется [33–36], что указывает на существование дру-

гих причин противовирусного действия. Изменение

баланса концентрации нуклеотидных субстратов ви-

русной полимеразы может вызывать замещение GTP

Тонкие химические технологии = Fine Chemical Technologies. 2019;14(4):7-23

М.В. Чудинов

другими субстратами и накопление летальных мута-

ций вирусного генома (механизм 6 на рис. 3).

Другой возможный путь действия – непосред-

ственное ингибирование вирусных полимераз «не-

правильным» субстратом – 5’-О-трифосфатом риба-

вирина (RTP) (5), подобно тому, как азидо тимидин

терминирует наращивание цепи ДНК вируса имму-

нодефицита обратной транскриптазой (механизм

5 на рис. 3). Этот механизм был подтвержден в

опытах in vitro для вируса гепатита С [37] и вируса

гриппа [38, 39]. Есть доказательства, что RTP может

быть субстратом/ингибитором и других вирусных

ферментов [40, 41]. RTP является субстратом кэпи-

рующих ферментов, например, белка D1 вируса ко-

ровьей оспы [42], и способен образовывать «непра-

вильный» кэп РНК, состоящий из остатков RMP, а

не 7-N-метилгуанозина. Такой кэп ингибирует эука-

риотический фактор инициации трансляции eIF4E,

и соответствующая вирусная РНК не может быть

транслирована (механизм 4 на рис. 3).

Известно, что монотерапия рибавирином эф-

фективна против таких вирусов, как вирус Ласса

[4, 5, 43], респираторно-синцитиальный вирус [44],

но не при хроническом гепатите С. Однако в соче-

тании с INF-α, белком, модулирующим иммунный

ответ организма, рибавирин оказался хорошим сред-

ством против этой болезни [45]. Рибавирин, как вы-

яснилось, переключает фенотип продуцируемых

иммунной систе мой Т-лимфоцитов с Th2 на Th1 и,

соответствен но, тип клеточного иммунного ответа

(механизм 1 на рис. 3) [46, 47]. Кроме того, интерфе-

рон, продуцируемый клетками иммунной системы,

связываясь с рецепторами на поверхности атакуемой

вирусом клетки, запускает сигнальный каскад, при-

водящий к экспрессии интерферон-стимулируемых

генов (ISG), переводящих клетку на «осадное поло-

жение» (механизм 2 на рис. 3). Функции ISG – пред-

мет активного изучения в последнее время [48–55],

но известно про них пока немногое. В частности, в

клетках человека белок ISG15 является важной ча-

стью механизма врожденного иммунитета, отвечаю-

щей за противовирусный ответ [56]. Рибавирин ока-

зывает влияние на сигнальный каскад интерферона,

модулируя экспрессию ISG, этот эффект был экспе-

риментально доказан in vitro [57–60] и in vivo [61–63],

однако структурный базис этого влияния неизвестен.

Существуют предположения [64], связывающие сни-

жение уровня GTP, происходящее вследствие ин-

гибирования IMDPH, с нарушением ферментного

каскада, регулирующего уровень оксида азота NO в

клетке (NO цитотоксичен для Т-лимфоцитов, причем

Th1 менее устойчивы к его действию).

Иммуномодулирующая активность рибавирина

была обнаружена в середине 2000-х, когда основные

синтетические исследования по поиску аналогов и

оптимизации структуры уже казались завершенны-

ми. Биологические свойства основной части синте-

зированных аналогов рибавирина проверялись на

дешевых и доступных клеточных моделях, поэтому

существует немалая вероятность обнаружения им-

муномодулирующей активности у соединений, уже

исследованных и отвергнутых на ранних этапах.

Нужно учесть и разнообразие вирусных инфекций,

против которых пытались применять новые аналоги:

результаты исследований трудно сопоставлять друг с

другом, так как объекты зачастую очень сильно отли-

чаются. Вещество, активное против одного вируса,

часто абсолютно инертно в отношении другого.

Рибавирин был разработан и поныне применяет-

ся как противовирусное средство, хотя идея исполь-

зовать его как цитостатик возникла весьма давно

[65]. На настоящий момент в базе данных клиниче-

ских исследований clinicaltrials.gov [66] содержится

информация о 28 исследованиях (из них 10 завер-

шено, а 6 – на IV, завершающей фазе) применения

рибавирина для лечения онкологических заболева-

ний разной природы. Механизмы противоопухоле-

вой активности этого препарата во многом сходны

с описанными выше механизмами активности про-

тивовирусной: ингибирование ферментных каска-

дов, связанных с метаболизмом нуклеиновых кислот

[67–69], нарушение механизмов трансляции [70, 71],

модуляция иммунного ответа [72].

Исследования механизмов действия нуклеози-

дов 1,2,4-триазола, в том числе обладающих про-

тивовирусной активностью, за исключением риба-

вирина и двух трех перспективных лекарственных

кандидатов (например, вирамидина), практически не

проводились. Ни один из предложенных на настоя-

щее время механизмов не может полностью объяс-

нить биологическую активность рибавирина, а также

соотношение структура/активность в ряду аналогов

и производных этого препарата. Все теоретические

построения рано или поздно сталкивались с проти-

воречащими им фактами, относительно любого из

предложенных механизмов действия существует на-

бор нерешенных вопросов. Ингибирование IMPDH,

как упоминалось ранее, приводит лишь к снижению

пула GTP в клетке, что могло бы объяснить противо-

вирусное действие нарушением репликации вирус-

ного генома. Вот только сравнение спектра и интен-

сивности противовирусного действия рибавирина и

других известных ингибиторов IMPDH показывает,

что при равном уровне ингибирования противови-

русная активность этих соединений существенно

различается [32]. Доказанное взаимодействие с ви-

русными ферментами, как правило, наблюдается в

экспериментах in vitro при концентрациях, в 10–

1000 раз превышающих реальную клинически допу-

стимую концентрацию рибавирина в организме [16,

Tonkie Khimicheskie Tekhnologii = Fine Chemical Technologies. 2019;14(4):7-23

Рибавирин и его аналоги: можно ли старую собаку научить новым фокусам?

73]. Иммуномодулирующей активностью обладает

также левовирин (1-(β-L-рибофуранозил)-1,2,4-три-

азол-3-карбоксамид) – L-энантиомер рибавирина

[74], который не может быть субстратом hADK из-за

конфигурации гликозидного фрагмента и, возможно,

вообще не фосфорилируется в организме.

Было немало попыток связать структуру

синтезированных аналогов рибавирина с их ме-

таболическими превращениями и наблюдаемой

активностью [12, 31, 75–77]. Однако очевидных

закономерностей найдено не было. К примеру,

практически полное отсутствие активности у ана-

логов с пентозными гликозидными остатками, от-

личными от D-рибозы, пробовали объяснить тем,

что такие соединения не взаимодействуют с че-

ловеческой нуклеозиддифосфаткиназой (hNDKA)

(EC:2.7.4.6) – ферментом, катализирующим об-

ратимое превращение дифосфатов нуклеозидов в

трифосфаты [23]. Но тогда оставалась непонят-

на дозозависимая противовирусная активность

ациклических аналогов рибавирина, показанная

на модели аденовирусной инфекции in vitro [78].

Попытка объяснить активность таких соединений

их неспецифическим гидролизом с последующим

превращением 1,2,4-триазол-3-карбоксамида (7)

в рибавирин при помощи PNP не слишком убеди-

тельна, так как гидролиз в клеточных моделях ма-

ловероятен, да и скорость разрушения гликозид-

ной связи в специальной модельной системе слабо

коррелирует с наблюдаемой активностью [79].

Выводы из вышесказанного очевидны: несмотря

на почти 50 лет исследований, загадок, связан-

ных с рибавирином и его аналогами, по-прежнему

больше, чем отгадок.

В молекуле рибавирина есть, условно гово-

ря, три позиции, по которым возможна ее моди-

фикация: гликозидный фрагмент, карбоксамидная

группа и 5-е положение гетероциклического ос-

нования. Еще одно возможное направление мо-

дификации связано с заменой гетероциклической

системы 1,2,4-триазола на другую азольную, к

примеру, на имидазол или 1,2,3-триазол. Все эти

возможности, так или иначе, были опробованы на

ранних этапах синтетических исследований [80,

81], но интересных результатов дали немного: ри-

бавирин так и остался лучшим по активности и

спектру действия соединением среди своих струк-

турных аналогов. Даже незначительные модифи-

кации молекулы приводили либо к полной утрате

активности, либо к значительному снижению эф-

фективности и увеличению избирательности дей-

ствия. Так, например, 2’-деоксирибавирин неакти-

вен [79], 5-метилрибавирин по некоторым данным

[82] – тоже, а по другим – ингибирует репродукцию

ряда вирусов in vitro, в частности, вирусов Тягиня,

Дхори и коровьей оспы [83], но значительно сла-

бее рибавирина. Замена кислорода на серу в кар-

боксамидной группе приводит к сужению спектра

активности – 1-(β-D-рибофуранозил)-1,2,4-три-

азол-3-тиокарбоксамид ингибирует вирус просто-

го герпеса in vitro с 80%-ной эффективностью в

сравнении с рибавирином, но не активен против

других вирусов, на которых проводились иссле-

дования – аденовируса, вируса парагриппа и ри-

новируса [84]. Многие родствен ные рибавирину

соединения с другой гетероциклической систе-

мой, такие как 5-амино-1-β-D-рибофуранозил-

имидазол-4-карбоксамид (AICAR, акадезин) или

5-гидрокси-1-β-D-рибофурано зилимидазол-4-

карбоксамид (мизорибин), также обладают значи-

тельным фармакологическим потенциалом, но тип

проявляемой ими биологической активности дру-

гой [85]. Так есть ли смысл в дальнейших поисках,

когда вершина уже достигнута?

2. Новые аналоги рибавирина:

синтез и биологические свойства

2.1. Изостерические аналоги по карбоксамидной

группе

Единственное получившее перспективу при-

менения соединение из «старых» – вирамидин 2, в

котором карбоксамид замещен изостеричной ему

амидиновой группой. Метаболизм этого препарата

отличается от метаболизма рибавирина [86–88]; он

фосфорилируется значительно медленнее, поэтому

активные метаболиты не накапливаются в эритро-

цитах. Вирамидин превращается ADA в рибавирин

в клетках печени, где, собственно, и должно прояв-

ляться его противовирусное действие. Кроме того,

вирамидин ингибирует PNP [89], блокируя один из

путей катаболического распада рибавирина [90]. В

амидиновую группировку молекулы вирамидина

вводили различные заместители – алкильные и ами-

нокислотные остатки (рис. 4) [91], некоторые из сое-

динений проявили значительную активность против

различных вирусов in vitro (табл. 1).

Заместители изменяют уровень противовирус-

ной активности довольно значительно, при этом объ-

яснить ее наличие метаболическим превращением

в рибавирин путем дезаминирования или гидроли-

за амидиновой группы невозможно: соединение 9a

имеет значительную противовирусную активность, а

продукт его гидролиза 10 неактивен. Видно сниже-

ние активности и токсичности с увеличением объе-

ма замещающей группы, хотя и это не является пра-

вилом без исключений: 9e (гомолог соединения 9a)

имеет большие, чем у 9а, активность и токсичность

при большей длине алкильной цепи в заместителе, но

при этом спектр активности у него меньше.

Тонкие химические технологии = Fine Chemical Technologies. 2019;14(4):7-23

М.В. Чудинов

Рис. 4. Замещенные аналоги вирамидина [91].

Другой изостерический аналог рибавирина –

ETAR (1-(β-D-рибофуранозил)-3-этинил-1,2,4-три-

азол) (11) (рис. 5) [92], в котором карбоксамид заме-

нен на ацетиленовую группу. Он проявляет высокую

ингибирующую активность, превосходящую актив-

ность рибавирина, в отношении ряда флавивирусов,

в частности вируса лихорадки Денге, на клеточных

моделях [93]. Авторы предполагают, что механизм

его действия заключается в ингибировании IMPDH.

Однако перспективы его как лекарственного препа-

рата малы из-за высокой токсичности.

Рис. 5. Активные изостерические аналоги

рибавирина.

Таблица 1. Противовирусная активность и цитотоксичность вирамидина и его замещенных аналогов,

измеренная in vitro на клеточной линии Vero

IC50, мкг/мл Соединение

29a 9b 9c 9d 9e 9f 9g 9h 9i 9k 9l 10

SFSV 36 104 98 94 * 73 339 566 484 547 * * *

PTV 83 250 201 181 * 41 * ** 1600 2690 * * *

DGV4 100 n 76 162 250 n n n n n n n n

RSV 16 24 n n n n n n n n n n n

VV 59 198 n 184 n n n n n n n n n

IFAV 48 n 63 n n n n n n n n n n

IFBV 48 n n n n n n n n n n n n

PIFV3 n 125 n n n n n n n n n n n

CC50, мкг/мл 250-

1000 >1000 250-

840

250-

1000

250-

1000

660-

1000 >1000 1000-

3200 >3200 >3200 >1000 >3200 >320

SFSV – Sandy fever Sicilian вирус; PTV – вирус Punta Toro; DGV4 – вирус Dengue 4; RSV – респираторно-синцитиальный

вирус; VV – вирус коровьей оспы; IFAV – вирус гриппа А; IFBV – вирус гриппа В; PIFV3 – вирус парагриппа 3.

* неактивен; ** ингибирование не достигает 50%; n – не испытывали.

Вирамидин ингибирует PNP, а этот фермент

является потенциальной биологической мишенью

в химиотерапии многих заболеваний, в том чис-

ле онкологических [94]. В работе Liu с соавт. [95]

исследовали цитотоксические свойства аналогов

рибавирина, в которых карбоксамидная группа за-

менена на гидразоновую. Одно из предложенных

соединений, (Z)-N’-(1-(5-хлор-2-гидроксифенил)эти-

лиден)-1(β-D-рибофуранозил)-1,2,4-триазол-3-кар-

богидразид (12), ингибирует рост клеток рака легких

линии А549 в концентрации 20 мкM.

Исследования, посвященные специфичности

hADK в отношении ряда изостерических аналогов

рибавирина по карбоксамидной группе и, предполо-

жительно, связанной с ней противовирусной актив-

ности, не показали четкой связи между способностью

киназы фосфорилировать соединение и его активно-

стью [77]. Например, активность hADK в отношении

Tonkie Khimicheskie Tekhnologii = Fine Chemical Technologies. 2019;14(4):7-23

Рибавирин и его аналоги: можно ли старую собаку научить новым фокусам?

активных производных 9a и 9b составляет 5% и менее

2%, соответственно, от активности фермента в отно-

шении рибавирина. При этом неактивный метиламид

10 фосфорилируется лишь в 10 раз медленнее риба-

вирина. Заявка на патент [96], в которой некоторые

изостерические аналоги рибавирина по карбоксамид-

ной группе описываются как «ингибиторы вирусных

полимераз», так и не стала патентом, да и данных по

активности описанных в ней соединений ни в заявке,

ни в других источниках не приводилось.

Однако возможны и альтернативные пути

фосфорилирования, не связанные с hADK, и дру-

гие типы фармакологической активности. В ходе

исследования субстратной специфичности ген-

но-инженерной PNP E. сoli [97, 98] был получен

ряд аналогов рибавирина, N-алкилированных по

амидной группе. Как выяснилось, даже объемные

заместители в карбоксамидном фрагменте не пре-

пятствуют реакции трансгликозилирования, ката-

лизируемой PNP (рис. 6).

Рис. 6. Синтез N-алкиламидных аналогов рибавирина

химико-ферментативным трансгликозилированием.

Алкиламидные аналоги рибавирина 13b и 13c по-

казали довольно высокую активность in vitro против

вирусов гриппа А и простого герпеса (РНК- и ДНК-ви-

русов, соответственно) на различных клеточных ли-

ниях1. Интересно то, что согласно существующим

представлениям [99], в результате метаболизма таких

соединений теоретически должен получаться не риба-

вирин, а неактивная 1-β-D-рибофуранозил-1,2,4-три-

азол-3-карбоновая кислота. Объяснить наблюдаемую

активность метаболическим превращением в актив-

ное соединение, как и в случае соединений 9a и 10,

нельзя. Важность этого факта состоит в том, что если

рибавирин во всех своих ипостасях (за исключением,

возможно, молекулы-иммуномодулятора) имитирует

природные пуриновые нуклеозиды и встраивается

в их ферментные каскады, то аналоги 13b–c в силу

стерических факторов едва ли могут участвовать в

большинстве этих процессов. Это указывает на суще-

ствование еще не известных нам механизмов проти-

вовирусной активности для соединений этого класса.

В работе [100] предлагается иной подход к

модификации карбоксамидной группы (рис. 7).

В предложенных аналогах вместо карбоксамида

в поло жении 3 находится 1,2,4-оксадиазол – его

гетеро циклическая биоизостера.

1Галегов Г.А., Дерябин П.Г., Андронова В.Л. Неопублико-

ванные данные.

Рис. 7. 3-Оксадиазольные аналоги рибавирина.

Соответствующие 3-(1,2,4-триазолил)-1,2,4-

окса диазолы, как выяснилось, являются отличны-

ми субстратами PNP, поэтому нуклеозиды 14a–d мо-

гут быть синтезированы как модификацией молекулы

рибавирина, так и химико-ферментативным способом

из природных нуклеозидных субстратов, что позволяет

получить и 2’-дезоксианалоги 15a–d. Лучшим по актив-

ности против вируса гепатита С in vitro среди изостери-

ческих аналогов 14 и 15 оказалось соединение 14d

(IC50 = 8.8 мкг/мл, 12.5 мкг/мл для рибавирина), при

этом токсичность его для клеточной линии, на которой

проводили испытания, существенно ниже, чем у риба-

вирина; аналоги 14a и 14b также проявили некоторую

активность против вирусов простого герпеса и гриппа

А, соответственно. Соединения этого типа не могут ме-

таболически превращаться в рибавирин, а структура наи-

более активного вещества 14d включает объемный аро-

Тонкие химические технологии = Fine Chemical Technologies. 2019;14(4):7-23

М.В. Чудинов

матический замести тель, стерически блокирующий ее

участие в таких процессах, как, например, репликация.

2.2. Аналоги рибавирина, замещенные

по 5-му положению гетероцикла

Наибольшее количество публикаций в течение по-

следних 10 лет, связанных со структурными аналогами

рибавирина, относится к одной группе – производным

1,2,4-триазол-3-карбоновых кислот, замещенным по по-

ложению 5. Значительная часть этих работ, особенно их

синтетические аспекты, подробно описана в обзоре Xia и

др. [101]. Большинство описанных аналогов содержит в

качестве гликозидной части D-рибозу или ациклический

метоксиэтанольный остаток, а заместитель в положении

3 или 5 (в зависимости от положения гликозидного остат-

ка) триазольного цикла включает арильный фрагмент,

присоединенный к триазолу спейсерами различных ти-

пов (рис. 8). В значительной степени такое структурное

сходство связано с методологией этих работ, основанной

на серийной модификации единого нуклеозидного пре-

курсора одной-двумя химическими реакциями (чаще

всего, Pd-катализируемыми кросс-сочетаниями).

Против вируса табачной мозаики (TMV) оказались

эффективны производные, содержащие в положении 5

замещенный 1,2,3-триазол, 16–24 (рис. 9) [102–104]. Ис-

пытания проводились на так называемой «half-leaf juice

rubbing» модели, когда 50% поверхности листа растения

Рис. 8. Общая структура 5-замещенных аналогов

рибавирина: X – спейсерная группа (этинил,

винил, 1,2,3-триазолил, NH, S); Y – NH2, OEt;

Gly – гликозидный фрагмент (рибоза, метоксиэтанол, Н).

табака обрабатывалась испытываемым соединением, а

затем растение заражалось TMV. Сравнение площади

пораженных участков на обработанной и необработан-

ной поверхностях показывало уровень противовирусной

активности. Выяснилось, что противовирусную актив-

ность проявляют не только нуклеозиды или ацикличе-

ские нуклеозидные аналоги, но и их защищенные произ-

водные, и сами гетероциклические основания, у которых

активность оказалась максимальна. Предположить в

этом случае механизм, включающий синтез нуклеозида

из основания с участием PNP, невозможно, так как столь

объемный заместитель в 5-ом положении ограничивает

субстратную специфичность фермента [97, 105]. Остает-

ся полагать, что за противовирусную активность отвечает

само гетероциклическое основание, а гликозидный фраг-

мент несет скорее транспортную функцию.

Рис. 9. Анти-ТМV-активные аналоги рибавирина.

Tonkie Khimicheskie Tekhnologii = Fine Chemical Technologies. 2019;14(4):7-23

Рибавирин и его аналоги: можно ли старую собаку научить новым фокусам?

Соединения 25–28 (рис. 10) со спейсером дру-

гого типа – этинильным проявили значительную

активность (табл. 2) против вируса гепатита С

(HCV) на клеточных моделях, содержащих репли-

кон вируса [106–108].

В этом случае наблюдается сходная законо-

мерность: углеводный фрагмент, по-видимому,

не является критическим для проявления актив-

ности, хотя и влияет на токсические свойства

соединения. Авторы исследования провели ана-

лиз соотношения структура–активность (SAR),

синтезировав значительное количество аналогов,

и показали, что существенно важными элемента-

ми являются ригидная спейсерная группа в 5-ом

положении 1,2,4-триазольного кольца, а также

положение и тип заместителя в арилэтинильном

фрагменте. При замене тройной связи в соедине-

нии 28 на одинарную активность исчезала, что

свидетельствует о важности геометрии молекулы

и/или наличия π-сопряжения между ароматиче-

скими фрагментами в основании для проявления

анти-HCV-активности. Активны производные с

заместителем в 4-ом положении арильного коль-

ца, при этом с возрастанием липофильности и

объема заместителя растет и противовирусная

активность. Однако о предполагаемом механизме

действия здесь также говорить сложно. Ведь одно

из наиболее активных соединений – не нуклеозид, а

защищенное производное 25, неспособное участво-

вать в соответствующих метаболических каскадах,

к тому же это единственное из активных производ-

ных, вообще не содержащее арильного кольца.

Рис. 10. Анти-HCV-активные аналоги рибавирина.

Таблица 2. Активность арилэтинильных аналогов рибавирина

против вируса HCV in vitro

Клеточная

линия

Соединение

Huh-5-2 Huh-9-13 Huh-6

EC50 CC50 EC50 CC50 EC50 CC50

25 52.3±3.1 >105 54.3±18 >105 25.1±4.8 >105

26 17.7±1.9 82.5±9.7 19.4±7.0 >120 43.7±20 >120

27 14.1±3.7 56.5±14 36.7±23 79.0±19 50.8±21 87.5±14

28 72.3±9.9 >160 125±6.6 >160 95.3±3.3 132±18

Рибавирин 28.7±8.2 86.0±45 84.0±15 229 33.0 >100

EC50 (мкМ) – концентрация, ингибирующая с 50%-ной эффективностью репликацию субгеномного репликона HCV

в соответствующей клеточной линии;

СС50 (мкМ) – концентрация, при которой погибает 50% клеток.

Нуклеозидные аналоги с простыми алкильны-

ми заместителями в положении 5 триазольного цик-

ла практически неактивны против вируса гепатита С

на клеточных моделях in vitro [105], а содержащие

двойную связь аналоги соединения 26 (рис. 11) ак-

тивны при транс-конфигурации (EC50 = 9 мкМ,

СС50 > 30 мкМ) и неактивны в случае цис-конфигу-

рации [109].

Что касается противоопухолевой активности

5-замещенных аналогов рибавирина, то такая ак-

тивность наблюдается у соединений 30–37, струк-

турно подобных описанным выше анти-HCV- и ан-

ти-TMV-аналогам, хотя в ряду есть и соединения

других типов (рис. 12) [108, 110–115].

Xia с соавт. показали [111, 113, 116], что проти-

вораковая активность 5-арилэтинильных аналогов,

Тонкие химические технологии = Fine Chemical Technologies. 2019;14(4):7-23

М.В. Чудинов

Рис. 11. Активный (29а) и неактивный (29b) винильные аналоги соединения 26.

продемонстрированная на клеточной линии лекар-

ственно-устойчивого рака поджелудочной железы

MiaPaCa-2, определяется индуцированным каспаза-за-

висимым апоптозом. Процесс апоптоза запускает-

ся вследствие вызываемого этими нуклеозидными

аналогами подавления экспрессии белка теплового

шока Hsp27. Предположены и другие механизмы:

ингибирование андрогеновых рецепторов [116] и

иммуномодулирующая активность у производных с

1,2,3-триазольным спейсером [114].

Рис. 12. 5-Замещенные аналоги рибавирина с противоопухолевой активностью.

Интересно, что параметры SAR, изученные на

ряде аналогов соединения 37, демонстрируют прак-

тически те же закономерности, что и у анти-HCV-про-

изводных: необходимы ригидная спейсерная группа

и липофильный заместитель в положении 4 арома-

тического кольца. При этом роль гликозидного фраг-

мента и карбоксамидной группы в 3-ем положении

неочевидна. Компьютерное моделирование структур

активных соединений и рентгеноструктурный ана-

лиз показывают копланарность связанных аромати-

ческих фрагментов в основании. Авторы полагают,

что такой структурный мотив имитирует плоские

сопряженные ароматические системы в природных

пуриновых основаниях и является необходимым ус-

ловием проявления активности [115].

Заключение

Поскольку в большинстве рассмотренных работ

исследованы биологические свойства значительных

библиотек целевых производных, появляется воз-

можность сделать некоторые выводы относительно

связи структуры и активности аналогов рибавирина

Tonkie Khimicheskie Tekhnologii = Fine Chemical Technologies. 2019;14(4):7-23

Рибавирин и его аналоги: можно ли старую собаку научить новым фокусам?

последнего поколения – соединений 16–37, содер-

жащих объемные заместители в положении 5 (3)

гетероциклического основания. Первый и основной

вывод состоит в том, что эти вещества, структурно

сильно отличающиеся от родительской молекулы, не

могут иметь те же механизмы биологического дей-

ствия, что и сам рибавирин, так как не имитируют

структуру пуринового основания и не могут служить

субстратами ферментов метаболического каскада

пуринов. Ингибирование ими IMPDH или вирусных

полимераз также маловероятно в силу высокой суб-

стратной специфичности этих ферментов, во всяком

случае, возможный механизм такого ингибирования

явно будет отличаться от механизмов действия риба-

вирина. Относительно изостерических аналогов ри-

бавирина 13–15 можно скорее полагать, что они, на-

против, имитируют структуру пурина, и возможные

механизмы их действия могут быть теми же, что и у

рибавирина. Второй вывод таков: соединения 16–37,

проявляющие весьма разнообразные типы активно-

сти, имеют значительное структурное сходство, при-

чем наличие гликозидной части, то есть собственно

то, что делает молекулу аналогом нуклеозида, по-

хоже, необязательно. Существует вероятность, что

структурный базис механизмов активности связан

не с нуклеозидной структурой молекулы, а только

с гетероциклическим основанием: 1,2,4-триазолом,

соединенным с ароматическим липофильным фраг-

ментом жесткой спейсерной группой. Это предпо-

ложение подтверждают многие факты: упомянутая

высокая анти-TMV-активность битриазольных ос-

нований 23, 24, наличие разнообразной активности у

замещенных по N1 и N2 триазола аналогов и ацикли-

ческих производных, высокая активность многих

защищенных прекурсоров. Однако прямых доказа-

2Прутков А.Н., Чудинов М.В., Галегов Г.А., Дерябин П.Г.,

Андронова В.Л. Неопубликованные данные.

тельств этой гипотезы на настоящий момент не су-

ществует, так как противовирусная и противораковая

активность агликонов не изучалась.

В этот же ряд рассуждений вписывается и не-

давно обнаруженная нами значительная противо-

вирусная активность соединения AMP-006 (5-(те-

трагидрофуран-2-ил)-1,2,4-триазол-3-карбоксамида

(38)) (рис. 13) [118]. Это соединение, близкий струк-

турный аналог рибавирина, вообще не является ну-

клеозидом. Не имея гидроксильных групп, не под-

вергаясь ферментативному гидролизу, оно имеет

очень низкую цитотоксичность, при этом демонстри-

руя противовирусную активность in vitro в отноше-

нии вирусов гриппа А и герпеса, лишь немного усту-

пающую рибавирину. При этом синтезированный из

него нуклеозид 39 противовирусной активностью

не обладает2.

Рис. 13. АМР-006 (38) и его неактивное

нуклеозидное производное 39.

С учетом того, что механизмы активности са-

мого рибавирина полностью не изучены, его роль и

возможные роли его новых структурных аналогов в

борьбе с вирусными и опухолевыми заболеваниями

явно не сыграны до конца. Похоже, в ближайшее вре-

мя эти молекулы со сцены не сойдут.

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

Список литературы / References:

1. Sidwell R.W., Human J.H., Khare L.G P., Allen

B., Witkowski R.J.T., Robins K. Broad-spectrum antiviral

activity of virazole: 1-β-D-Ribofuranosyl-1,2,4-triazole-3-

carboxamide. Science. 1972;177(4050):705-706. https://doi.

org/10.1126/science.177.4050.705

2. Oxford J.S. Inhibition of the replication of inuenza

A and B viruses by a nucleoside analogue (ribavirin). J. Gen.

Virol. 1975;28(3):409-14. https://doi.org/10.1099/0022-1317-

28-3-409

3. Hruska J.F., Bernstein J.M., Douglas R.G.Jr., Hall

C.B. Eects of ribavirin on respiratory syncytial virus in vitro.

Antimicrob. Agents Chemother. 1980;17(5):770-775. https://

doi.org/10.1128/AAC.17.5.770

4. McCormick J.B., King I.J., Webb P.A., Scribner

C.L., Craven R.B., Johnson K.M., Elliott L.H., Belmont-

Williams R. Lassa fever. Eective therapy with ribavirin. N.

Engl. J. Med. 1986;314(1):20-26. https://doi.org/10.1056/

NEJM198601023140104

5. Huggins J.W. Prospects for treatment of viral

hemorrhagic fevers with ribavirin, a broad-spectrum antiviral

drug. Rev. Infect. Dis. 1989;11(Suppl_4):S750-S761. https://

doi.org/10.1093/clinids/11.Supplement_4.S750

6. Shigeta S., Mori S., Baba M., Ito M., Honzumi K.,

Nakamura K., Oshitani H., Numazaki Y., Matsuda A., Obara T.

Antiviral activities of ribavirin, 5-ethynyl-1-β-D-ribofuranosyl-

imidazole-4-carboxamide, and 6'-(R)-6'-C-methylneplanocin

A against several ortho- and paramyxoviruses. Antimicrob.

Agents Chemother. 1992;36(2):435-439. https://doi.

org/10.1128/AAC.36.2.435

7. Jordan I., Briese T., Fischer N., Lau J.Y., Lipkin W.I.

Ribavirin inhibits West Nile virus replication and cytopathic

eect in neural cells. J. Infect. Dis. 2000;182(4):1214-1217.

https://doi.org/10.1086/315847

8. Kim Y., Lee C. Ribavirin eciently suppresses porcine

nidovirus replication. Virus Res. 2013;171(1):44-53. https://

doi.org/10.1016/j.virusres.2012.10.018

9. Kihira S., Uematsu J., Kawano M., Itoh A., Ookohchi

A., Satoh S., Maeda Y., Sakai K., Yamamoto H., Tsurudome

M., O'Brien M., Komada H. Ribavirin inhibits human

Тонкие химические технологии = Fine Chemical Technologies. 2019;14(4):7-23

М.В. Чудинов

parainuenza virus type 2 replication in vitro. Microbiology

and Immunology. 2014;58(11):628-635. https://doi.

org/10.1111/1348-0421.12192

10. Ramirez-Olivencia G., Estebanez M., Membrillo F.J.,

Ybarra M.D.C. Use of ribavirin in viruses other than hepatitis

C. A review of the evidence. Enferm. Infect. Microbiol. Clin.

2018. (in press). https://doi.org/10.1016/j.eimc.2018.05.008

11. Streeter D.G., Witkowski J.T., Khare G.P., Sidwell

R.W., Bauer R.J., Robins R.K., Simon L.N. Mechanism of

action of 1-D-ribofuranosyl-1,2,4-triazole-3-carboxamide

(Virazole), a new broad-spectrum antiviral agent. Proc.

Natl. Acad. Sci. USA. 1973;70(4):1174-1178. https://doi.

org/10.1073/pnas.70.4.1174

12. Miller J.P., Kigwana L.J., Streeter D.G., Robins

R.K., Simon L.N., Roboz J. The relationship between the

metabolism of ribavirin and its proposed mechanism of

action. Ann. N. Y. Acad. Sci. 1977;284(1):211-229. https://doi.

org/10.1111/j.1749-6632.1977.tb21953.x

13. Crotty S., Cameron C., Andino R. Ribavirin's antiviral

mechanism of action: Lethal mutagenesis? J. Mol. Med. (Berl.).

2002;80(2):86-95. https://doi.org/10.1007/s00109-001-0308-0

14. Hong Z., Cameron C.E. Pleiotropic mechanisms

of ribavirin antiviral activities. Progr. Drug Res.. Basel:

Birkhäuser Basel. 2002;59:41-69. https://doi.org/10.1007/978-

3-0348-8171-5_2

15. Parker W.B. Metabolism and antiviral activity

of ribavirin. Virus Res. 2005;107(2):165-171. https://doi.

org/10.1016/j.virusres.2004.11.006

16. Dixit N.M., Perelson A.S. The metabolism,

pharmacokinetics and mechanisms of antiviral activity

of ribavirin against hepatitis C virus. Cell. Mol. Life Sci.

2006;63(7-8):832-842. https://doi.org/10.1007/s00018-005-

5455-y

17. Graci J.D., Cameron C.E. Mechanisms of action

of ribavirin against distinct viruses. Rev. Med. Virol.

2006;16(1):37-48. https://doi.org/10.1002/rmv.483

18. Te H.S., Randall G., Jensen D.M. Mechanism of

action of ribavirin in the treatment of chronic hepatitis C.

Gastroenterol. Hepatol. (N. Y.). 2007;3(3):218-225. http://

www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3099343

19. Chung R.T., Gale M.Jr., Polyak S.J., Lemon S.M.,

Liang T.J., Hoofnagle J.H. Mechanisms of action of interferon

and ribavirin in chronic hepatitis C: Summary of a workshop.

Hepatology (Baltimore, Md.). 2008;47(1):306-320. https://doi.

org/10.1002/hep.22070

20. Shiman M.L. What future for ribavirin? Liver

Int. 2009;29(Suppl 1):68-73. https://doi.org/10.1111/j.1478-

3231.2008.01936.x

21. Paeshuyse J., Dallmeier K., Neyts J. Ribavirin

for the treatment of chronic hepatitis C virus infection:

A review of the proposed mechanisms of action. Curr.

Opin. Virol. 2011;1(6):590-598. https://doi.org/10.1016/j.

coviro.2011.10.030

22. Wu J.Z., Larson G., Walker H., Shim J. H., Hong

Z. Phosphorylation of ribavirin and viramidine by adenosine

kinase and cytosolic 5'-nucleotidase II: Implications for

ribavirin metabolism in erythrocytes. Antimicrob. Agents

Chemother. 2005;49(6):2164-2171. https://doi.org/10.1128/

AAC.49.6.2164-2171.2005

23. Gallois-Montbrun S., Chen Y., Dutartre H., Sophys

M., Morera S., Guerreiro C., Schneider B., Mulard L., Janin J.,

Veron M., Deville-Bonne D., Canard B. Structural analysis of

the activation of ribavirin analogs by NDP kinase: Comparison

with other ribavirin targets. Mol. Pharmacol. 2003;63(3):538-

546. https://doi.org/10.1124/mol.63.3.538

24. Russmann S., Grattagliano I., Portincasa P.,

Palmieri V., Palasciano G. Ribavirin-induced anemia:

Mechanisms, risk factors and related targets for future

research. Cur. Med. Chem. 2006;13(27):3351-3357. https://

doi.org/10.2174/092986706778773059

25. Nystrom K., Pettersson G., Wanrooij P.H., Brunet

S., Said J., Ortolani G., Waldenstrom J., Adamek L., Tang

K. W., Norberg P., Chabes A., Hellstrand K., Norder

H., Lagging M. Inosine triphosphate pyrophosphatase

enhances the effect of ribavirin on hepatitis C virus cell

culture infection. J. Hepatol. 2017;66(1):321. http://dx.doi.

org/10.1016/S0168-8278(17)30965-0

26. Nystrom K., Wanrooij P. H., Waldenstrom J., Adamek

L., Brunet S., Said J., Nilsson S., Wind-Rotolo M., Hellstrand

K., Norder H., Tang K.W., Lagging M. Inosine triphosphate

pyrophosphatase dephosphorylates ribavirin triphosphate

and reduced enzymatic activity potentiates mutagenesis in

hepatitis C virus. J. Virol. 2018; 92(19):е01087-18. https://doi.

org/10.1128/JVI.01087-18

27. Furihata T., Kishida S., Sugiura H., Kamiichi A.,

Iikura M., Chiba K. Functional analysis of purine nucleoside

phosphorylase as a key enzyme in ribavirin metabolism. Drug

Metabolism and Pharmacokinetics. 2014;29(2):211-214.

https://doi.org/10.2133/dmpk.DMPK-13-NT-065

28. Page T., Connor J.D. The metabolism of ribavirin in

erythrocytes and nucleated cells. Int. J. Biochem. 1990;22(4):379-

383. https://doi.org/10.1016/0020-711X(90)90140-X

29. Wu J.Z., Walker H., Lau J.Y.N., Hong Z. Activation

and deactivation of a broad-spectrum antiviral drug by a single

enzyme: Adenosine deaminase catalyzes two consecutive

deamination reactions. Antimicrob. Agents Chemother.

2003;47(1):426-431. https://doi.org/10.1128/AAC.47.1.426-

431.2003

30. Martin P., Jensen D.M. Ribavirin in the treatment of

chronic hepatitis C. J. Gastroenterol. Hepatol. 2008;23(6):844-

855. https://doi.org/10.1111/j.1440-1746.2008.05398.x

31. Drabikowska A.K., Dudycz L., Shugar D. Studies on

the mechanism of antiviral action of 1-(β-D-ribofuranosyl)-

1,2,4-triazole-3-carboxamide (ribavirin). J. Med. Chem.

1979;22(6):653-657. https://doi.org/10.1021/jm00192a009

32. Nair V., Shu Q. Inosine monophosphate

dehydrogenase as a probe in antiviral drug discovery. Antivir.

Chem. & Chemother. 2007;18(5):245-258. https://doi.org/10.1

177%2F095632020701800501

33. Wray S.K., Gilbert B.E., Noall M.W., Knight

V. Mode of action of ribavirin: Eect of nucleotide pool

alterations on inuenza virus ribonucleoprotein synthesis.

Antiviral Res. 1985; 5(1):29-37. https://doi.org/10.1016/0166-

3542(85)90012-9

34. Crotty S., Maag D., Arnold J.J., Zhong W., Lau

J.Y., Hong Z., Andino R., Cameron C.E. The broad-spectrum

antiviral ribonucleoside ribavirin is an RNA virus mutagen. Nat.

Med. 2000; 6(12):1375-1379. https://doi.org/10.1038/82191

35. Lanford R.E., Chavez D., Guerra B., Lau J.Y., Hong

Z., Brasky K.M., Beames B. Ribavirin induces error-prone

replication of GB virus B in primary tamarin hepatocytes.

J. Virol. 2001;75(17):8074-8081. https://doi.org/10.1128/

jvi.75.17.8074-8081.2001

36. Olschlager S., Neyts J., Gunther S. Depletion of GTP

pool is not the predominant mechanism by which ribavirin exerts

its antiviral eect on Lassa virus. Antiviral Res. 2011;91(2):89-

93. https://doi.org/10.1016/j.antiviral.2011.05.006

37. Vo N.V., Young K.C., Lai M.M. Mutagenic and

inhibitory eects of ribavirin on hepatitis C virus RNA

polymerase. Biochemistry. 2003;42(35):10462-10471. https://

Tonkie Khimicheskie Tekhnologii = Fine Chemical Technologies. 2019;14(4):7-23

Рибавирин и его аналоги: можно ли старую собаку научить новым фокусам?

doi.org/10.1021/bi0344681

38. Wray S.K., Gilbert B.E., Knight V. Eect of ribavirin

triphosphate on primer generation and elongation during

inuenza virus transcription in vitro. Antiviral Res. 1985;5(1):39-

48. https://doi.org/10.1016/0166-3542(85)90013-0

39. Eriksson B., Helgstrand E., Johansson N.G., Larsson

A., Misiorny A., Noren J.O., Philipson L., Stenberg K., Stening

G., Stridh S., Oberg B. Inhibition of inuenza virus ribonucleic

acid polymerase by ribavirin triphosphate. Antimicrob. Agents

Chemother. 1977;11(6):946-951. https://doi.org/10.1128/

aac.11.6.946

40. Heck J.A., Lam A.M.I., Narayanan N., Frick D.N.

Eects of mutagenic and chain-terminating nucleotide analogs

on enzymes isolated from hepatitis C virus strains of various

genotypes. Antimicrob. Agents Chemother. 2008;52(6):1901-

1911. https://dx.doi.org/10.1128%2FAAC.01496-07

41. Benarroch D., Eglo M.P., Mulard L., Guerreiro C.,

Romette J.L., Canard B. A structural basis for the inhibition of

the NS5 Dengue virus mRNA 2'-O-methyltransferase domain by

ribavirin 5'-triphosphate. J. Biol. Chem. 2004;279(34):35638-

35643. https://doi.org/10.1074/jbc.M400460200

42. Goswami B.B., Borek E., Sharma O.K., Fujitaki

J., Smith R.A. The broad spectrum antiviral agent ribavirin

inhibits capping of mRNA. Biochem. Biophys. Res.

Commun. 1979;89(3):830-836. https://doi.org/10.1016/0006-

291X(79)91853-9

43. Carrillo-Bustamante P., Nguyen T.H.T., Oestereich

L., Günther S., Guedj J., Graw F. Determining Ribavirin’s

mechanism of action against Lassa virus infection. Scientic

Reports. 2017;7(1):11693. https://doi.org/10.1038/s41598-

017-10198-0

44. Hall C., Walsh E.E., Hruska J.F., Betts R.F., Hall W.J.

Ribavirin treatment of experimental respiratory syncytial viral

infection: A controlled double-blind study in young adults.

JAMA. 1983;249(19):2666-2670. https://doi.org/10.1001/

jama.1983.03330430042027

45. Reichard O., Schvarcz R., Weiland O. Therapy of hepatitis

C: Alpha interferon and ribavirin. Hepatology. 2003;26(S3):108S-

111S. https://doi.org/10.1002/hep.510260719

46. Hultgren C., Milich D.R., Weiland O., Sallberg M.

The antiviral compound ribavirin modulates the T helper

(Th) 1/Th2 subset balance in hepatitis B and C virus-specic

immune responses. J. Gen. Virol. 1998;79(10):2381-2391.

https://doi.org/10.1099/0022-1317-79-10-2381

47. Tam R.C., Pai B., Bard J., Lim C., Averett D.R., Phan

U.T., Milovanovic T. Ribavirin polarizes human T cell responses

towards a Type 1 cytokine prole. J. Hepatol. 1999;30(3):376-

382. https://doi.org/10.1016/S0168-8278(99)80093-2

48. Metz P., Reuter A., Bender S., Bartenschlager R.

Interferon-stimulated genes and their role in controlling

hepatitis C virus. J. Hepatol. 2013;59(6):1331-1341. https://

doi.org/10.1016/j.jhep.2013.07.033

49. Schneider W.M., Chevillotte M.D., Rice C.M.

Interferon-stimulated genes: A complex web of host defenses.

Ann. Rev. Immunol. 2014;32:513-545. https://doi.org/10.1146/

annurev-immunol-032713-120231

50. Schoggins J.W. Interferon-stimulated genes: Roles

in viral pathogenesis. Curr. Opin. Virol. 2014;6:40-46. https://

doi.org/10.1016/j.coviro.2014.03.006

51. Sun J., Rajsbaum R., Yi M. Immune and non-immune

responses to hepatitis C virus infection. World J. Gastroenterol.

2015;21(38):10739-10748. https://doi.org/10.3748/wjg.v21.

i38.10739

52. Wong M.T., Chen S.S. Emerging roles of interferon-

stimulated genes in the innate immune response to hepatitis C

virus infection. Cell Mol. Immunol. 2016;13(1):11-35. https://

doi.org/10.1038/cmi.2014.127

53. Hayes C.N., Chayama K. Interferon stimulated

genes and innate immune activation following infection with

hepatitis B and C viruses. J. Med. Virol. 2017;89(3):388-396.

https://doi.org/10.1002/jmv.24659

54. Niedzwiedzka-Rystwej P., Ratajczak W., Tokarz-

Deptula B., Deptula W. Mechanisms of type I interferon

action and its role in infections and diseases transmission in

mammals. Acta Biochim. Pol. 2017;64(2):199-205. https://doi.

org/10.18388/abp.2016_1403

55. Wang W., Xu L., Su J., Peppelenbosch M.P., Pan Q.

Transcriptional regulation of antiviral interferon-stimulated

genes. Trends. Microbiol. 2017;25(7):573-584. https://doi.

org/10.1016/j.tim.2017.01.001

56. Morales D.J., Lenschow D.J. The antiviral activities

of ISG15. J. Mol. Biol. 2013;425(24):4995-5008. https://doi.

org/10.1016/j.jmb.2013.09.041

57. Thomas E., Feld J.J., Li Q., Hu Z., Fried M.W., Liang

T.J. Ribavirin potentiates interferon action by augmenting

interferon-stimulated gene induction in hepatitis C virus cell

culture models. Hepatology. 2011;53(1):32-41. https://doi.

org/10.1002/hep.23985

58. Meier V., Burger E., Mihm S., Saile B., Ramadori

G. Ribavirin inhibits DNA, RNA, and protein synthesis in

PHA-stimulated human peripheral blood mononuclear cells:

Possible explanation for therapeutic ecacy in patients with

chronic HCV infection. J. Med. Virol. 2003;69(1):50-8. https://

doi.org/10.1002/jmv.10264

59. Taylor M.W., Grosse W.M., Schaley J.E., Sanda C.,

Wu X., Chien S.C., Smith F., Wu T.G., Stephens M., Ferris

M.W., McClintick J.N., Jerome R.E., Edenberg H.J. Global

eect of PEG-IFN-alpha and ribavirin on gene expression in

PBMC in vitro. J. Interferon Cytokine Res. 2004;24(2):107-18.

https://doi.org/10.1089/107999004322813354

60. Stevenson N.J., Murphy A.G., Bourke N.M., Keogh

C.A., Hegarty J.E., O'Farrelly C. Ribavirin enhances IFN-

alpha signalling and MxA expression: A novel immune

modulation mechanism during treatment of HCV. PLoS

One. 2011;6(11):e27866. https://doi.org/10.1371/journal.

pone.0027866

61. Feld J.J., Lutchman G.A., Heller T., Hara K., Pfeier

J.K., Le R.D., Meek C., Rivera M., Ko M., Koh C., Rotman

Y., Ghany M.G., Haynes-Williams V., Neumann A.U., Liang

T.J., Hoofnagle J.H. Ribavirin improves early responses

to peginterferon through improved interferon signaling.

Gastroenterology. 2010;139(1):154-162.e4. https://doi.

org/10.1053/j.gastro.2010.03.037

62. Conte E., Modica A., Cacopardo B., Messina L.,

Nigro L., Messina A. Ribavirin up-regulates IL-12 p40 gene

expression and restores IL-12 levels in Leishmania-treated

PBMCs. Parasite Immunol. 2005;27(12):447-51. https://doi.

org/10.1111/j.1365-3024.2005.00796.x

63. Tokumoto Y., Hiasa Y., Uesugi K., Watanabe T.,

Mashiba T., Abe M., Kumagi T., Ikeda Y., Matsuura B.,

Onji M. Ribavirin regulates hepatitis C virus replication

through enhancing interferon-stimulated genes and

interleukin 8. J. Infect. Dis. 2012;205(7):1121-1130. https://

doi.org/10.1093/infdis/jis025

64. Kast R.E. Ribavirin in cancer immunotherapies -

Controlling nitric oxide helps generate cytotoxic lymphocyte.

Cancer Biology & Therapy. 2002;1(6):626-630. https://doi.

org/10.4161/cbt.310

65. Müller W.E.G., Maidhof A., Taschner H., Zahn R.K.

Virazole (1-β-D-ribofuranosyl-1,2,4-triazole-3-carboxamide;

Тонкие химические технологии = Fine Chemical Technologies. 2019;14(4):7-23

М.В. Чудинов

A cytostatic agent. Biochem. Pharmacol. 1977;26(11):1071-

1075. https://doi.org/10.1016/0006-2952(77)90246-5

66. https://clinicaltrials.gov/ct2/results?term=ribavirin&

cond=cancer

67. Petrelli R., Torquati I., Felczak K., Wilson D.J.,

Cappellacci L. Novel inhibitors of inosine monophosphate

dehydrogenase as potential anti-cancer drugs: A patent review

(2002-2014). In: Topics in Anti-Cancer Research. V. 3.

Bentham Publ., 2014:37-102. https://doi.org/10.2174/978160

80590891140301

68. Ochiai Y., Sano E., Okamoto Y., Yoshimura S., Makita

K., Yamamuro S., Ohta T., Ogino A., Tadakuma H., Ueda T.,

Nakayama T., Hara H., Yoshino A., Katayama Y. Ecacy of

ribavirin against malignant glioma cell lines: Follow-up study.

Oncol. Rep. 2018;39(2):537-544. https://doi.org/10.3892/

or.2017.6149

69. Pankiewicz K.W., Felczak K. From ribavirin to NAD

analogues and back to ribavirin in search for anticancer agents.

Heterocyclic Commun. 2015;21(5):249-257.

70. Shi F., Len Y., Gong Y., Shi R., Yang X., Naren D., Yan

T. Ribavirin inhibits the activity of mTOR/eIF4E, ERK/Mnk1/

eIF4E signaling pathway and synergizes with tyrosine kinase

inhibitor Imatinib to impair Bcr-Abl mediated proliferation and

apoptosis in Ph+ leukemia. PLoS One. 2015;10(8):e0136746.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0136746

71. De la Cruz-Hernandez E., Medina-Franco J.L., Trujillo

J., Chavez-Blanco A., Dominguez-Gomez G., Perez-Cardenas

E., Gonzalez-Fierro A., Taja-Chayeb L., Duenas-Gonzalez

A. Ribavirin as a tri-targeted antitumor repositioned drug.

Oncol. Rep. 2015;33(5):2384-2392. https://doi.org/10.3892/

or.2015.3816

72. Shelton J., Lu X., Hollenbaugh J.A., Cho J.H.,

Amblard F., Schinazi R.F. Metabolism, biochemical actions,

and chemical synthesis of anticancer nucleosides, nucleotides,

and base analogs. Chem. Rev. 2016;116(23):14379-14455.

https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.6b00209

73. Naik G.S., Tyagi M.G. A pharmacological prole of

ribavirin and monitoring of its plasma concentration in chronic

hepatitis C infection. J. Clin. Exp. Hepatol. 2012;2(1):42-54.

https://doi.org/10.1016/S0973-6883(12)60090-5

74. Ramasamy K.S., Tam R.C., Bard J., Averett D.R.

Monocyclic l-nucleosides with type 1 cytokine-inducing

activity. J. Med. Chem. 2000;43(5):1019-1028. https://doi.

org/10.1021/jm9905514

75. Harris S., Robins R.K. Ribavirin: Structure and

Antiviral Activity Relationships. Ribavirin – A Broad Spectrum

Antiviral Agent. New York: Academic Press, 1980:1-21.

76. Streeter D.G., Miller J.P., Robins R.K., Simon L.N.

The enzymic conversion of 1,2,4-triazole-3-carboxamide to

ribavirin-5'-phosphate and its relationship to the proposed

mechanism of action. Ann. N. Y. Acad. Sci. 1977;284(1):201-

210. https://doi.org/10.1111/j.1749-6632.1977.tb21952.x

77. Kumarapperuma S.C., Sun Y., Jeselnik M., Chung K.,

Parker W.B., Jonsson C.B., Arterburn J.B. Structural eects

on the phosphorylation of 3-substituted 1-β-D-ribofuranosyl-

1,2,4-triazoles by human adenosine kinase. Bioorg. Med.

Chem. Lett. 2007;17(11):3203-3207. https://doi.org/10.1016/j.

bmcl.2007.03.018

78. Цилевич Т.Л., Щавелева И.Л., Носач Л.Н., Жов-

новатая В.Л., Смирнов И.П., Кочеткова С.В., Готтих Б.П.,

Флорентьев В.Л. Ациклические аналоги рибавирина.

Синтез и противовирусная активность. Биоорган.химия.

1988;14(5):689–693.

[Tsilevich T.L., Schaveleva I.L., Nosach N.L.,

Govtnovataya V.L., Smirnov I.P., Kochetkova S.V., Gottich

B.P., Florent’ev V.L. Acyclic ribavirin analogues. Synthesis

and antiviral activity. Bioorganicheskaya Khimiya (Russian

Journal of Bioorganic Chemistry). 1988;14(5):689-693. (in

Russ.).]

79. Witkowski J.T., Robins R.K. N-Substituted

1,2,4-triazoles : Pat. US 3991078. Appl. 03/18/1974; publ.

11/09/1976. 5 p.

80. Witkowski J.T., Robins R.K. Synthesis and Chemistry

of Certain Azole Nucleosides. In: Chemistry and Biology of

Nucleosides and Nucleotides. Eds. R.E.Harmon, R.K. Robins,

L.B. Townsend. New York: Academic Press, 1978:267-286.

https://doi.org/10.1016/B978-0-12-326140-3.50023-1

81. Preobrazhenskaya M.N., Korbukh I.A. The Synthesis

and Reactions of Pyrrole, Pyrazole, Triazole, Indole, Indazole,

and Benzotriazole Nucleosides and Nucleotides. In: Chemistry

of Nucleosides and Nucleotides. Ed. L.B. Townsend. V. 3. New

York: Springer US, 1994:1-105. https://doi.org/10.1007/978-

1-4757-9667-4_1

82. Naik S.R., Witkowski J.T., Robins R.K. Synthesis

of nucleosides of 5-substituted 1,2,4-triazole-3-carboxamides.

J. Het. Chem. 1974;11(1):57-61. https://doi.org/10.1002/

jhet.5570110112

83. Константинова И.Д., Фатеев И.В., Музыка И.С.,

Галкина И.В., Бутенко А.М., Галегов Г.А., Белов А.В.,

Ларичев В.Ф., Дерябин П.Г., Швец В.И., Львов Д.К., Ми-

рошников А.И. Биотехнологический способ получения и

исследование противовирусной активности рибавирина и

его 5-метил замещенных аналогов. Биотехнология. 2008;

24(4):69-79.

[Konstantinova I.D., Fateev I.V., Muzyka I.S., Galkina

I.V., Butenko A.M., Galegov G.A., Belov A.V., Larichev V.F.,

Deryabin P.G., Shvets V.I., L’vov D.K., Miroshnikov A.I. A

biotechnological method for obtaining of ribavirin 5-methyl

substitutes and study on their antiviral activity. Biotechnology

in Russia. 2008;(4):98-112.]

84. Witkowski J.T., Robins R.K., Khare G.P., Sidwell

R.W. Synthesis and antiviral activity of 1,2,4-triazole-

3-thiocarboxamide and 1,2,4-triazole-3-carboxamidine

ribonucleosides. J. Med. Chem. 1973;16(8):935-937. https://

doi.org/10.1021/jm00266a014

85. Zeidler J., Baraniak D., Ostrowski T. Bioactive

nucleoside analogues possessing selected ve-membered

azaheterocyclic bases. Eur. J. Med. Chem. 2015;97:409-418.

https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2014.11.057

86. Lin C.-C., Lourenco D., Xu G., Yeh L.-T. Disposition

and metabolic proles of [14C]viramidine and [14C]ribavirin in

rat and monkey red blood cells and liver. Antimicrob. Agents

Chemother. 2004;48(5):1872-1875. https://doi.org/10.1128/

aac.48.5.1872-1875.2004

87. Lin C.-C., Luu K., Lourenco D., Yeh L.-T.

Pharmacokinetics and metabolism of [14C]viramidine in rats

and cynomolgus monkeys. Antimicrob. Agents Chemother.

2003;47(8):2458-2463. https://dx.doi.org/10.1128%2FA

AC.47.8.2458-2463.2003

88. Lin C.C., Philips L., Xu C., Yeh L.T. Pharmacokinetics

and safety of viramidine, a prodrug of ribavirin, in healthy

volunteers. J. Clin. Pharmacol. 2004;44(3):265-275. https://doi.

org/10.1177/0091270004262974

89. Sanghvi Y.S., Hanna N.B., Larson S.B., Fujitaki

J.M., Willis R.C., Smith R.A., Robins R.K., Revankar G.R.

Synthesis and evaluation of 5-amino-1-β-D-ribofuranosyl-

1,2,4-triazole-3-carboxamidine and certain related nucleosides

as inhibitors of purine nucleoside phosphorylase. J. Med. Chem.

1988;31(2):330-335. https://doi.org/10.1021/jm00397a010

90. Wu J.Z., Larson G., Hong Z. Dual-action mechanism of

Tonkie Khimicheskie Tekhnologii = Fine Chemical Technologies. 2019;14(4):7-23

Рибавирин и его аналоги: можно ли старую собаку научить новым фокусам?

viramidine functioning as a prodrug and as a catabolic inhibitor for

ribavirin. Antimicrob. Agents Chemother. 2004;48(10):4006-4008.

https://dx.doi.org/10.1128%2FAAC.48.10.4006-4008.2004

91. Gabrielsen B., Phelan M.J., Barthel-Rosa L., See

C., Huggins J.W., Kefauver D.F., Monath T.P., Ussery

M.A., Chmurny G.N. Synthesis and antiviral evaluation of

N-carboxamidine-substituted analogs of 1-β-D-ribofuranosyl-

1,2,4-triazole-3-carboxamidine hydrochloride. J. Med. Chem.

1992;35(17):3231-3238. https://doi.org/10.1021/jm00095a020

92. Arterburn J., Kumarapperuma S., Jeselnik M., Chung

D.-H., Sun Y., Parker W., Chu Y.K., Jonsson C. Design, synthesis

and evaluation of 3-ethynyl-azole nucleosides with antiviral

activity against hantaviruses. Antiviral Res. 2008;78(2):A33.

http://dx.doi.org/10.1016/j.antiviral.2008.01.057

93. McDowell M., Gonzales S.R., Kumarapperuma

S. C., Jeselnik M., Arterburn J.B., Hanley K.A. A novel

nucleoside analog, 1-β-D-ribofuranosyl-3-ethynyl-[1,2,4]-

triazole (ETAR), exhibits ecacy against a broad range of

aviviruses in vitro. Antiviral Res. 2010;87(1):78-80. https://

doi.org/10.1016/j.antiviral.2010.04.007

94. Bzowska A., Kulikowska E., Shugar D. Purine

nucleoside phosphorylases: properties, functions, and clinical

aspects. Pharmacology & Therapeutics. 2000;88(3):349-425.

https://doi.org/10.1016/S0163-7258(00)00097-8

95. Liu W.Y., Li H.Y., Zhao B.X., Shin D.S., Lian S.,

Miao J.Y. Synthesis of novel ribavirin hydrazone derivatives

and anti-proliferative activity against A549 lung cancer

cells. Carbohydr. Res. 2009;344(11):1270-1275. https://doi.

org/10.1016/j.carres.2009.05.017

96. Arterburn J.B., Jonsson C.B., Parker W.B. Azole

nucleosides and use as inhibitors of RNA and DNA viral

polymerases. Int. Pat. Appl. WO2008067002A2. Appl. 09/11/

2006; publ. 06/05/2008. 64 p.

97. Konstantinova I.D., Chudinov M.V., Fateev I.V.,

Matveev A.V., Zhurilo N.I., Shvets V.I., Miroshnikov A.I.

Chemoenzymatic method of 1,2,4-triazole nucleoside

synthesis: Possibilities and limitations. Russ. J. Bioorg.

Chem. 2013;39(1):53-71. https://doi.org/10.1134/

S1068162013010056

98. Smirnova O.S., Konstantinova I.D., Fateev

I.V., Zhurilo N.I., Chudinov M.V., Miroshnikov A.I.

Biotechnological process for the preparation of an antiviral

drug ribavirin analogues substituted on the amide group. FEBS

J. 2013; 280 (Suppl):369. https://doi.org/10.1111/febs.12340

99. Goswami A., Van Lanen S.G. Enzymatic strategies

and biocatalysts for amide bond formation: Tricks of the trade

outside of the ribosome. Mol. Biosyst. 2015;11(2):338-353.

https://doi.org/10.1039/c4mb00627e

100. Zhurilo N.I., Chudinov M.V., Matveev A.V.,

Smirnova O.S., Konstantinova I.D., Miroshnikov A.I., Prutkov

A.N., Grebenkina L.E., Pulkova N.V., Shvets V I. Isosteric

ribavirin analogues: Synthesis and antiviral activities. Bioorg.

Med. Chem. Lett. 2018;28(1):11-14. https://doi.org/10.1016/j.

bmcl.2017.11.029

101. Xia Y., Qu F., Peng L. Triazole nucleoside

derivatives bearing aryl functionalities on the nucleobases

show antiviral and anticancer activity. Mini-Reviews

in Med. Chem. 2010;10(9):806-821. https://doi.

org/10.2174/138955710791608316

102. Xia Y., Fan Z., Yao J., Liao Q., Li W., Qu F., Peng

L. Discovery of bitriazolyl compounds as novel antiviral

candidates for combating the tobacco mosaic virus. Bioorg.

Med. Chem. Lett. 2006;16(10):2693-2698. https://doi.

org/10.1016/j.bmcl.2006.02.023

103. Wang M., Zhu R., Fan Z., Fu Y., Feng L.,

Yao J., Maggiani A., Xia Y., Qu F., Peng L. Bitriazolyl

acyclonucleosides synthesized via Huisgen reaction using

internal alkynes show antiviral activity against tobacco mosaic

virus. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2011; 21(1): 354-357. https://

doi.org/10.1016/j.bmcl.2010.10.141

104. Xia Y., Li W., Qu F., Fan Z., Liu X., Berro C., Rauzy E.,

Peng L. Synthesis of bitriazolyl nucleosides and unexpectedly

dierent reactivity of azidotriazole nucleoside isomers in the

Huisgen reaction. Org. Biomol. Chem. 2007;5(11):1695-1701.

https://doi.org/10.1039/b703420b

105. Chudinov M.V., Matveev A.V., Prutkov A.N.,

Konstantinova I.D., Fateev I.V., Prasolov V.S., Smirnova

O.A., Ivanov A.V., Galegov G.A., Deryabin P.G. Novel

5-alkyl(aryl)-substituted ribavirine analogues: synthesis and

antiviral evaluation. Mendeleev Commun. 2016;26(3):214-

216. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2016.04.012

106. Zhu R., Wang M., Xia Y., Qu F., Neyts J., Peng L.

Arylethynyltriazole acyclonucleosides inhibit hepatitis C virus

replication. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2008;18(11):3321-3327.

https://doi.org/10.1016/j.bmcl.2008.04.026

107. Neyts J., Peng L., Que F., Zhu R. Novel viral

replication inhibitors: Int. Pat. Appl. WO2009015446A2.

Appl. 07/27/2007; publ. 02/05/2009. 50 p.

108. Wan J., Xia Y., Liu Y., Wang M., Rocchi P., Yao

J., Qu F., Neyts J., Iovanna J. L., Peng L. Discovery of

novel arylethynyltriazole ribonucleosides with selective and

eective antiviral and antiproliferative activity. J Med Chem.

2009;52(4):1144-1155. https://doi.org/10.1021/jm800927r

109. Chudinov M.V., Prutkov A.N., Matveev A.V.,

Grebenkina L.E., Konstantinova I.D., Berezovskaya Y.V.

An alternative route to the arylvinyltriazole nucleosides.

Bioorg. Med. Chem. Lett. 2016;26(14):3223-3225. https://doi.

org/10.1016/j.bmcl.2016.05.072

110. Peng L., Rocchi P., Iovanna J., Xia Y., Qu F.,

Wan J., Liu Y., Wang M. Novel triazole derivatives, their

preparation and their application in therapeutics: US Pat. Appl.

2011136754A1; appl. 02/14/2011; publ. 06/09/2011. 26 p.

111. Xia Y., Liu Y., Wan J., Wang M., Rocchi P., Qu F.,

Iovanna J. L., Peng L. Novel triazole ribonucleoside down-

regulates heat shock protein 27 and induces potent anticancer

activity on drug-resistant pancreatic cancer. J. Med. Chem.

2009;52(19):6083-6096. https://doi.org/10.1021/jm900960v

112. Liu Y., Xia Y., Fan Y., Maggiani A., Rocchi P., Qu

F., Iovanna J. L., Peng L. N-Aryltriazole ribonucleosides

with potent antiproliferative activity against drug-resistant

pancreatic cancer. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2010;20(8):2503-

2507. https://doi.org/10.1016/j.bmcl.2010.02.104

113. Xia Y., Liu Y., Rocchi P., Wang M., Fan Y., Qu F.,

Iovanna J. L., Peng L. Targeting heat shock factor 1 with a

triazole nucleoside analog to elicit potent anticancer activity on

drug-resistant pancreatic cancer. Cancer Lett. 2012;318(2):145-

153. https://doi.org/10.1016/j.canlet.2011.09.043

114. Xia Y., Wang M., Demaria O., Tang J., Rocchi P., Qu

F., Iovanna J. L., Alexopoulou L., Peng L. A novel bitriazolyl

acyclonucleoside endowed with dual antiproliferative and

immunomodulatory activity. J. Med. Chem. 2012;55(11):5642-

5646. https://doi.org/10.1021/jm300534u

115. Chen M.M., Zhou Z.W., Suo Y.X., Li M.Y., Yao

J.H., Peng L., Xia Y. Acyclonucleosides bearing coplanar

arylethynyltriazole nucleobases: synthesis, structural analysis,

and biological evaluation. New Journal of Chemistry.

2017;41(16):8509-8519. https://doi.org/10.1039/C7NJ01406F

116. Xia Y., Wang M., Beraldi E., Cong M., Zoubeidi A.,

Gleave M., Peng L. A novel triazole nucleoside suppresses

prostate cancer cell growth by inhibiting heat shock factor

Тонкие химические технологии = Fine Chemical Technologies. 2019;14(4):7-23

М.В. Чудинов

1 and androgen receptor. Anticancer Agents Med. Chem.

2015;15(10):1333-1340. https://doi.org/10.2174/1871520615

666150617110943

117. Константинова И.Д., Чудинов М.В., Прутков

А.Н., Матвеев А.В., Гребенкина Л.Е., Дорофеева Е.В.

Амид 5-(тетрагидрофуран-2-ил)-1,2,4-триазол-3-карбоно-

вой кислоты, обладающий противовирусной активностью,

и способ его получения: пат. 2624018 Рос.Федерация.

№ 2016138180A; заявл. 26.09.2016; опубл.30.06.2017.

Бюл. № 19. 8 с.

[Konstantinova I.D., Chudinov M.V., Prutkov

A.N., Matveev A.V., Grebenkina L.E., Dorofeeva E.V.

5-(Tetrahydrofuran-2-yl)-1,2,4-triazole-3-carboxylic acid

amide with antiviral activity, and method for production: pat.

RU 2624018. Appl. 09/26/2016; publ. 06/30/2017. 8 p. (in

Russ.).]

Об авторе:

Чудинов Михаил Васильевич, кандидат химических наук, доцент кафедры биотехнологии и промышленной

фармации Института тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова ФГБОУ ВО «МИРЭА – Российский технологи-

ческий университет» (119571, Россия, Москва, пр-т Вернадского, д. 86). E-mail: chudinov@mirea.ru. ResearcherID L-5728-

2016, https://orcid.org/0000-0001-9735-9690.

About the author:

Mikhail V. Chudinov, Cand. of Sci. (Chemistry), Associate Professor of the Chair of Biotechnology and Industrial

Pharmacy, M.V. Lomonosov Institute of Fine Chemical Technologies, MIREA – Russian Technological University (86, Vernadskogo

pr., Moscow 119571, Russia). E-mail: chudinov@mirea.ru. ResearcherID L-5728-2016, https://orcid.org/0000-0001-9735-9690

Для цитирования: Чудинов М.В. Рибавирин и его аналоги: можно ли старую собаку научить новым фокусам? // Тонкие

химические технологии. 2019. Т. 14. № 4. С. 7–23. https://doi.org/10.32362/2410-6593-2019-14-4-7-23

For citation: Chudinov M.V. Ribavirin and its analogs: Сan you teach an old dog new tricks? Tonkie Khimicheskie Tekhnologii

= Fine Chemical Technologies. 2019;14(4):7-23 (in Russ.) https://doi.org/10.32362/2410-6593-2019-14-4-7-23

Synthesis and Analysis of Properties of an Immunogenic Fragment from NS4A Polypeptide of Hepatitis C Virus

Article

Full-text available

May 2021

— The work is aimed at the synthesis and analysis from NS4A of hepatitis C virus (HCV) antigen peptide fragment that contains a conserved B-cell and T-helper epitopes. The 24-mer peptide VIVGRIILSGRPAVIPDREVLYRK-NH2, which contains the main immunogenic site 24–46 of HCV NS4A antigen (corresponding to the 1681–1703 amino acid residues of the HCV polypeptide), subtype 1b, has been prepared via solid-phase synthesis according to the Fmoc-protocol. Particles with diameters of 73 ± 10 nm (30%) and 236 ± 5 nm (70%) have been detected in the water solution of the highly purified peptide (0.5 mg/mL) by dynamic light scattering. The polydispersity index of 0.377 ± 0.012 implies the existence of heterogeneity because of the aggregation of the peptide molecules. The ζ-potential of the peptide aggregates has been determined as 7.0 ± 0.5 mV by means of electrophoretic light scattering. These data confirm the possibility for the development of a nanoscale liposome form of the peptide preparation. Immunoreactivity of the synthesized highly purified peptide has been studied with the use of blood sera of patients with chronic hepatitis C. Antipeptide immunoglobulins G have been detected in 41.7% of serum samples. Thus, this peptide has been shown to reproduce at least one B-epitope, to which antibodies are raised during natural HCV infection. The synthesized 24-mer peptide is a promising candidate for further research and for use as a potential immunogen for the design of a nanoscale therapeutic immunogenic liposomal peptide composition with synthetic lipids as an adjuvant.

Phosphoramidate conjugates of 3′-azido-3′-deoxythymidine glycerolipid derivatives and amino acid esters: synthesis and anti-HIV activity

Article

Full-text available

Mar 2021
MED CHEM RES

We report the synthesis of phosphoramidate conjugates of 3′-azido-3′-deoxythymidine (AZT) glycerolipid derivatives and amino acid esters. For the synthesized compounds, 50% inhibition of the HIV-1 MvP-899 strain in human T lymphoid MT-4 cells is achieved at concentrations of 0.014–0.356 µM. Significantly, compound 3c (which contained ethyl ester of α-alanine) was found to be the most active with EC50 value 0.014 µM. We show that, among these glycerolipid derivatives of AZT, some compounds are less toxic than AZT, and also they possess a similar or higher selectivity index compared to AZT (SI = 11,643).

5-alkylvinyl-1,2,4-triazole nucleosides: Synthesis and biological evaluation

Article

Mar 2020

Some 5-substituted ribavirin analogues have a high antiviral and anticancer activity, but their mechanisms of action are obviously not the same as their parent compound. The SAR studies performed on 3 (5)-substituted 1,2,4-triazole nucleosides have shown a high dependency between the structure of the 3 (5)-substituent and the level of antiviral/anticancer activity. The most active substances of the row contain coplanar with the 1,2,4-triazole ring aromatic substituent which is connected by a rigid ethynyl bond. However, the compounds with the trans-vinyl linker also had antiviral activity. We decided to study the antitumor activity of ribavirin analogues with alkyl/aryl vinyl substituents in the 5th position of the 1,2,4-triazole ring. Protected nucleoside analogues with various 5-alkylvinyl substituents were obtained by Horner-Wadsworth-Emmons reaction from the common precursor and converted to the nucleosides. Arylvinyl nucleosides were synthesised according the reported procedures. All compounds did not show significant antiproliferative activity on several tumour cell lines. Coplanar aromatic motif in the 5-substituent for the anticancer activity manifestation was confirmed.

The Development of the Combination Drug Leukovir® Tablets for the Treatment of Multiple Sclerosis: A Comprehensive Review

Article

Full-text available

Nov 2023
CURR DRUG TARGETS

The review is devoted to the development and study of the drug Leukovir® (cladribine+ ribavirin) and its use in the treatment of relapsing-remitting and secondary progressive forms of multiple sclerosis, a chronic neurodegenerative disease aiming the risk reduction of relapse and progression of a disability. In clinical trials Leukovir® has proved to be efficient by up to 56 weeks for the treatment of relapsing-remitting and secondary progressive forms of multiple sclerosis. The drug is registered in the Republic of Belarus. The efficacy, safety and tolerability profile of the drug Leukovir® suggests that it is well suited for disease-modifying therapy of multiple sclerosis. Patients require four 35-day courses of treatment, each consisting of seven days of treatment followed by a break of 28 days. The use of Leukovir® has contributed to the suppression of inflammatory process activity according to MRI data and stabilization of the clinical condition. It has reduced the number of relapses in patients with relapsing-remitting and secondary-progressive forms of multiple sclerosis.

Synthesis of ribavirin 1,2,3- and 1,2,4-triazolyl analogs with changes at the amide and cytotoxicity in breast cancer cell lines

Article

Aug 2022

We report the synthesis and cytotoxicity in MCF-7 and MDA-MB-231 breast cancer cells of novel 1,2,3- and 1,2,4-triazolyl analogs of ribavirin. We modified ribavirin's carboxamide moiety to test the effects of lipophilic groups. 1-β-D-Ribofuranosyl-1H-1,2,3-triazoles were prepared using Click Chemistry, whereas an unprecedented application of a prior 1,2,4-triazole ring synthesis was used for 1-β-D-ribofuranosyl-1H-1,2,4-triazole analogs. Though cytotoxicity was mediocre and there was no correlation with lipophilicity, we discovered that a structurally similar concentrative nucleoside transporter 2 (CNT2) inhibitor was modestly cytotoxic (MCF-7 IC50 of 42 µM). These syntheses could be used to efficiently investigate variation in the nucleobase.

5‐Substituted 1,2,4‐Triazole‐3‐Carboxylates and 5‐Substituted Ribavirin Analogs Synthesis

Article

Nov 2021

Ribavirin analogs substituted at position 5 of the heterocyclic base are interesting for their biological activity. This protocol describes a synthetic route to several such ribavirin analogs with a wide range of substituents.© 2021 Wiley Periodicals LLC. Basic Protocol 1 : Synthesis and purification of 5‐substituted ethyl 1,2,4‐triazole‐3‐carboxylates – synthetic precursors of nucleobases Basic Protocol 2 : Synthesis and purification of protected 1,2,4‐triazole nucleoside analogs Basic Protocol 3 : Synthesis and purification of 5‐substituted ribavirin analogs

Parallel synthesis of derivatives of 1H-1,2,4-triazole-3-carboxylic acids with heterocyclic substituents at position 5

Article

Oct 2020

A mild universal method for the synthesis of derivatives of 5-substituted 1H-1,2,4-triazole-3-carboxylic acids from a single precursor, ethyl β-N-Boc-oxalamidrazone, has been proposed. The method was applied for the parallel synthesis of a library of 1H-1,2,4-triazole-3-carboxamides with heterocyclic substituents at position 5.

Nucleoside Analogs with Fleximer Nucleobase

Article

Full-text available

Jul 2020

Mikhail Chudinov

This review article is devoted to the so-called fleximer nucleoside analogs, containing two or more planar moieties in the heterocyclic base, connected by a bond that permits rotation. Such analogs have been proposed as molecular probes for detecting enzyme–substrate interactions and studying the transcription and translation of nucleic acids, but subsequently have attracted the interest of researchers by their antiviral and antitumor activity. The methods used in the synthesis of such compounds, along with their structural features and also biological activity are considered in this review.

Inosine Triphosphate Pyrophosphatase Dephosphorylates Ribavirin Triphosphate and Reduced Enzymatic Activity Potentiates Mutagenesis in Hepatitis C Virus

Article

Full-text available

Sep 2018
J VIROL

This study highlights the multiple modes of action of ribavirin, including depletion of intracellular GTP and increased hepatitis C virus mutagenesis. In cell culture, reduced ITP pyrophosphatase (ITPase) enzyme activity affected the intracellular concentrations of ribavirin triphosphate (RTP) and augmented the impact of ribavirin on the mutation rate and virus production. Additionally, our results imply that RTP, similar to ITP, a naturally occurring substrate of ITPase, is dephosphorylated in vitro by ITPase.

Efficacy of ribavirin against malignant glioma cell lines: Follow-up study

Article

Full-text available

Dec 2017

Ribavirin, a nucleic acid analog, has been employed as an antiviral agent against RNA and DNA viruses and has become the standard agent used for chronic hepatitis C in combination with interferon-α2a. Furthermore, the potential antitumor efficacy of ribavirin has attracted increasing interest. Recently, we demonstrated a dose-dependent antitumor effect of ribavirin for seven types of malignant glioma cell lines. However, the mechanism underlying the antitumor effect of ribavirin has not yet been fully elucidated. Therefore, the main aim of the present study was to provide further relevant data using two types of malignant glioma cell lines (U-87MG and U-138MG) with different expression of MGMT. Dotted accumulations of γH2AX were found in the nuclei and increased levels of ATM and phosphorylated ATM protein expression were also observed following ribavirin treatment (10 µM of ribavirin, clinical relevant concentration) in both the malignant glioma cells, indicating double-strand breaks as one possible mechanism underlying the antitumor effect of ribavirin. In addition, based on assessements using FACS, ribavirin treatment tended to increase the G0/G1 phase, with a time‑lapse, indicating the induction of G0/G1-phase arrest. Furthermore, an increased phosphorylated p53 and p21 protein expression was confirmed in both glioma cells. Additionally, analysis by FACS indicated that apoptosis was induced following ribavirin treatment and caspase cascade, downstream of the p53 pathway, which indicated the activation of both exogenous and endogenous apoptosis in both malignant glioma cell lines. These findings may provide an experimental basis for the clinical treatment of glioblastomas with ribavirin.

Determining Ribavirin’s mechanism of action against Lassa virus infection

Article

Full-text available

Sep 2017

Ribavirin is a broad spectrum antiviral which inhibits Lassa virus (LASV) replication in vitro but exhibits a minor effect on viremia in vivo. However, ribavirin significantly improves the disease outcome when administered in combination with sub-optimal doses of favipiravir, a strong antiviral drug. The mechanisms explaining these conflicting findings have not been determined, so far. Here, we used an interdisciplinary approach combining mathematical models and experimental data in LASV-infected mice that were treated with ribavirin alone or in combination with the drug favipiravir to explore different putative mechanisms of action for ribavirin. We test four different hypotheses that have been previously suggested for ribavirin’s mode of action: (i) acting as a mutagen, thereby limiting the infectivity of new virions; (ii) reducing viremia by impairing viral production; (iii) modulating cell damage, i.e., by reducing inflammation, and (iv) enhancing antiviral immunity. Our analysis indicates that enhancement of antiviral immunity, as well as effects on viral production or transmission are unlikely to be ribavirin’s main mechanism mediating its antiviral effectiveness against LASV infection. Instead, the modeled viral kinetics suggest that the main mode of action of ribavirin is to protect infected cells from dying, possibly reducing the inflammatory response.

Acyclonucleosides Bearing Coplanar Arylethynyltriazole Nucleobases: Synthesis, Structural Analysis and Biological Evaluation

Article

Full-text available

Jul 2017

Nucleoside derivatives are an important class of molecules in the search for bioactive compounds. In our continuing effort to develop novel nucleoside analogues, we used the Sonogashira cross-coupling reaction to synthesize 1,2,4-triazole acyclonucleosides bearing various arylethynyl groups on the triazole nucleobase. By employing 3-iodotriazole nucleoside as the coupling substrate, the Sonogashira reaction proceeded efficiently even with alkynes which are notoriously unreactive and challenging. Further crystal structural analysis unveiled the coplanar feature of the 3-arylethynyltriazole motifs, suggesting their potential as surrogates for large planar aromatic systems or nucleobases. Most importantly, several synthesized compounds displayed interesting antiproliferative activity against various cancer cells and induced apoptosis, highlighting that this family of triazole nucleosides might show promise as anticancer candidates.

Mechanisms of type I interferon action and its role in infections and diseases transmission in mammals

Article

Full-text available

Apr 2017
ACTA BIOCHIM POL

Interferons (IFNs) are pivotal regulators of immunological processes. This paper describes mainly type I interferons -α and -β and their recently recounted signaling pathways, especially connected with ISGs - interferon stimulated genes, having a crucial role in regulating IFN recruitment. Moreover, the paper shows the data on the role of interferons -α and -β in infections - not only commonly known viral infections, but also bacterial, fungal and parasitic.

Isosteric ribavirin analogues: Synthesis and antiviral activities

Article

Nov 2017
BIOORG MED CHEM LETT

The novel isosteric ribavirin analogues were synthesized by two different ways. Some of them showed significant antiviral action against hepatitis C virus (HCV), herpes simplex (HCV-1) and influenza A virus comparable to that of ribavirin itself. The data obtained confirm the proposed theory of the ribavirin possible antiviral activity mechanism related with bioisosterism.

Inosine triphosphate pyrophosphatase enhances the effect of ribavirin on hepatitis C virus cell culture infection

Conference Paper

Dec 2017
J HEPATOL

Transcriptional Regulation of Antiviral Interferon-Stimulated Genes

Article

Jan 2017
TRENDS MICROBIOL

Interferon-stimulated genes (ISGs) are a group of gene products that coordinately combat pathogen invasions, in particular viral infections. Transcription of ISGs occurs rapidly upon pathogen invasion, and this is classically provoked via activation of the Janus kinase/signal transducer and activator of transcription (JAK-STAT) pathway, mainly by interferons (IFNs). However, a plethora of recent studies have reported a variety of non-canonical mechanisms regulating ISG transcription. These new studies are extremely important for understanding the quantitative and temporal differences in ISG transcription under specific circumstances. Because these canonical and non-canonical regulatory mechanisms are essential for defining the nature of host defense and associated detrimental proinflammatory effects, we comprehensively review the state of this rapidly evolving field and the clinical implications of recently acquired knowledge in this respect.

Metabolism, Biochemical Actions, and Chemical Synthesis of Anticancer Nucleosides, Nucleotides, and Base Analogs

Article

Nov 2016

Nucleoside, nucleotide, and base analogs have been in the clinic for decades to treat both viral pathogens and neoplasms. More than 20% of patients on anticancer chemotherapy have been treated with one or more of these analogs. This review focuses on the chemical synthesis and biology of anticancer nucleoside, nucleotide, and base analogs that are FDA-approved and in clinical development since 2000. We highlight the cellular biology and clinical biology of analogs, drug resistance mechanisms, and compound specificity towards different cancer types. Furthermore, we explore analog syntheses as well as improved and scale-up syntheses. We conclude with a discussion on what might lie ahead for medicinal chemists, biologists, and physicians as they try to improve analog efficacy through prodrug strategies and drug combinations.

Novel Inhibitors of Inosine Monophosphate Dehydrogenase as Potential Anti-Cancer Drugs: A Patent Review (2002-2014)

Chapter

Jun 2014

Inosine monophosphate dehydrogenase (IMPDH), an NAD-dependent enzyme that controls de novo synthesis of guanine nucleotides, has received considerable interest in recent years as an important target enzyme, not only for the discovery of anticancer drugs, but also for antiviral, antiparasitic, and immunosuppressive chemotherapy. The field of IMPDH inhibitor research is highly important for providing potential therapeutics against a validated target for disease intervention. This patent chapter examines the chemical structures and biological activities of recently reported IMPDH inhibitors. Patent databases SciFinder and Espacenet and Delphion were used to locate patent applications that were published between January 2002 and November 2013, claiming chemical structures for use as IMPDH inhibitors. From 2002 to 2014, around 64 primary patent applications have claimed IMPDH inhibitors, which we analyzed by target and applicant. The level of newly published patent applications covering IMPDH inhibitors remains high and a diverse range of scaffolds has been claimed.

Ribavirin and its analogs: Сan you teach an old dog new tricks?

Abstract

Recommended publications

Cancer chemotherapy

Management of Complications of Cancer Chemotherapy

Ribavirin and boceprevir are able to reduce Canine distemper virus growth in vitro

Canine recommended breed weight ranges are not a good predictor of an ideal body condition score